Hiilinanoputkia ja grafeenia

Kanadalaisen McMaster yliopiston tutkijat ovat ratkaisseet ongelman, joka on pidätellyt pitkään haaveiltua teknologista vallankumousta.

He ovat kehittäneet uuden tavan puhdistaa hiilinanoputkia, joita puolijohteina käytettyinä on ajatus korvata pii tietokonesiruilla ja monenlaisessa elektroniikassa.

Ongelma hiilinanoputkien kohdalla on ollut erotella metalliset ja puolijohtavat hiilinanoputket toisistaan, sillä niitä molempia syntyy samanaikaisesti näitä nanorakenteita tuotettaessa.

Vain puhtaat puolijohtavat tai metalliset hiilinanoputket ovat tarkoituksenmukaisia laitesovelluksissa, mutta niiden erottelu helposti toisistaan on osoittautunut haastavaksi ongelmaksi.

Aiemmin on luotu polymeerejä, jotka mahdollistavat puolijohtavien hiilinanoputkien hajotuksen ja huuhdonnan, jättäen metalliset nanoputket käytettäväksi mutta päinvastaista prosessia ei ole ollut. Nyt kanadalaisten tutkimusryhmä on onnistunut kääntämään polymeerin ominaisuuksia niin, että jäljelle jää puolijohtavat nanoputket samalla kun metalliset nanoputket hajoavat.

Grafeeni on toinen paljon toiveita herättänyt materiaali, jolla on monia houkuttelevia ominaisuuksia.

Grafeenioksidi (GO), jota tuotetaan grafiitin hapettumisen kautta, on herättänyt paljon huomiota lähtöaineena grafeenin synteesissä.

Grafeenioksidi on hydrofiilinen, joten se on helppo dispergoida veteen. Siitä on siten mahdollista valmistaa 1-3 kerroksen paksuista grafeenia yksinkertaisesti tiputtamalla GO-liuosta substraatille, poistaa siitä vesi ja suorittamalla kemiallinen pelkistys.

Kuitenkin GO:lla on monia viallisia rakenteita, joten siitä tuotetussa grafeenikalvossa kantajien liikkuvuus on parhaimmillaan vain muutamia cm2/Vs.

Nyt ryhmä japanilaisten yliopistojen tutkijoita on onnistunut parantamaan grafeenioksidin kiteistä laatua lämpöpelkistyksellä. Siitä edelleen kemiallisesti pelkistetyn grafeenin kantajien liikkuvuus saavutti arvon 210 cm2/Vs, mikä on korkein arvo kemiallisesti pelkistetyssä GO-kalvoissa.